CN103694305A

CN103694305A - 加压两相酸水解法提取薯蓣皂苷元的方法

Info

Publication number: CN103694305A
Application number: CN201310726629.XA
Authority: CN
Inventors: 杨欢; 冉顶诗; 沈玉萍; 顾芹英; 夏国华; 王元华
Original assignee: Jiangsu University
Current assignee: Jiangsu University
Priority date: 2013-12-25
Filing date: 2013-12-25
Publication date: 2014-04-02
Anticipated expiration: 2033-12-25
Also published as: CN103694305B

Abstract

本发明涉及加压两相酸水解法提取薯蓣皂苷元的方法，属于医药技术领域。采用的提取工艺以新鲜薯蓣根茎为原料，经过水洗、研磨等常规预处理后，在2.0～5.0大气压的加压条件下，由含0.1%～2%硫酸的薯蓣皂苷浆和石油醚（90℃～120℃）构筑的两相系统提取薯蓣皂苷元；本发明中的加压两相酸水解法将薯蓣皂苷的水解与薯蓣皂苷元的萃取两步合为一步，是一种用酸量低、操作简便的提取方法，并且使薯蓣皂苷一经酸水解产生薯蓣皂苷元即从酸水层转移至石油醚层，可实现对其化学基团、立体结构的有效保护，从而使提取量较传统方法得到了明显的提高。

Description

加压两相酸水解法提取薯蓣皂苷元的方法

技术领域

本发明属于医药技术领域，具体涉及利用加压两相酸水解法从薯蓣根茎中提取薯蓣皂苷元的方法。

背景技术

薯蓣属（Dioscorea）多年生草本植物盾叶薯蓣Dioscorea Zingiberensis C. H. Wright的根茎（黄姜）和穿龙薯蓣Dioscorea nipponica Makino的根茎（穿山龙）是我国薯蓣皂苷元含量最高的两个种，且容易种植、年产量很大，因而成为了目前工业中用于生产薯蓣皂苷元的最主要中药原料。

薯蓣皂苷元（又名薯蓣皂素、皂素）是合成甾体类激素的重要中间体，目前世界年需求量在4000～5000吨，而化学合成方法成本高昂、产品品质低，因此以化学催化法从天然产物中提取为主。现有的生产工艺、方法依照设计流程主要可分为两类：一、先从薯蓣根茎中提取出薯蓣皂苷，再以高浓度酸水水解，最后用汽油或超临界CO₂流体等从水解物中萃取出薯蓣皂苷元；例如，中国专利200310105985.6、200810143653.X中，将黄姜用微粒子技术或含水醇提取制得皂苷，以1.5M～2.5M的盐酸或0.75M～1.5M的硫酸水解，中和、干燥后，以超临界CO₂流体、石油醚或汽油萃取出薯蓣皂苷元；另中国专利200610031158.0中，用甲醇提取、大孔吸附树脂等从黄姜中分离、纯化得皂苷，以12.8%硫酸水溶液加压水解，水洗或中和、干燥后，用汽油或石油醚萃取，结晶，制得薯蓣皂苷元；二、将薯蓣根茎置于高酸度环境下直接反应，中和或水洗后，用有机溶剂或超临界CO₂流体提取干燥后的水解物；例如，中国专利201210148113.7中，将黄姜发酵物于1.5M～2.5M的盐酸中反应2h～6h，过滤、水洗、干燥后，以120号汽油从中萃取出薯蓣皂苷元；中国专利200510018940.4中，以热的酸性气体对薯蓣根茎进行酸解，过滤、中和、干燥，石油醚提取，得薯蓣皂苷元。

长期以来，以传统酸催化法为核心的制备方法在薯蓣皂苷元的工业生产实践中发挥了很大的作用。但是这两类方法的操作步骤多、周期长，使得生产成本较高，而且工业生产过程中产生了大量的高酸性废水，对环境形成极大冲击，不符合目前我国可持续发展战略的基本要求；同时，由于水解过程中高浓度酸的存在，使得生成的薯蓣皂苷元上的3-OH常常发生脱水反应，因而原生苷元的得率较低。

随着对环境保护监控的日趋严格以及对资源利用水平要求的不断提高，以上两个方面的主要不足使得上述两类工艺、方法在工业生产中的应用前景不佳，将被逐步淘汰。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中由于使用了高浓度酸而造成严重的环境污染，以及薯蓣皂苷的水解与薯蓣皂苷元的萃取操作步骤多、成本较高、得率较低等不足，提供一种基于加压两相酸水解法从薯蓣根茎中提取薯蓣皂苷元的方法。

本发明的技术构思如下：

薯蓣根茎中的薯蓣皂苷类成分极性较大，易溶于极性溶剂，而薯蓣皂苷元的极性很弱，易溶于非极性溶剂；本发明中的加压两相酸水解法利用薯蓣皂苷浆和非极性溶剂相互不能混溶的原理构筑两相反应体系，并在加热、加压条件下对薯蓣根茎原料经预处理得到的薯蓣皂苷浆进行酸解，产生的薯蓣皂苷元快速地由重相转移至轻相非极性溶剂中，与重相中的酸脱离从而得以被保护，可减少提取过程中副反应的发生；此外，由于在加压条件下，两相体系可以达到更高的反应温度，使得水解薯蓣皂苷所需的酸浓度大幅降低，因而可极大地减少生产过程对环境的破坏。本发明中加压两相酸水解法的示意图如图1所示。

本发明的技术构思是创新性地将薯蓣根茎中薯蓣皂苷的水解与薯蓣皂苷元的萃取两步合为一步，大为简化操作步骤，而且用酸量很低，因此本发明中的方法较传统方法更适合于大规模提取薯蓣皂苷元。

本发明加压两相酸水解法提取薯蓣皂苷元的方法，实施流程图如图2所示，按照下述步骤进行：

（1）取新鲜薯蓣根茎，水洗，研磨至过40目～100目筛，沉降1h，将上层浆液于35℃～45℃发酵36h～60h，倾去部分水，得薯蓣皂苷浆；

（2）加入少量浓硫酸于上述薯蓣皂苷浆中至硫酸终浓度为0.1%～2%（g/mL），混匀，倒入加压反应釜中，按每克薯蓣根茎加入0.5～1.5 mL的石油醚（沸程90℃～120℃）；

（3）调节搅拌转速为50rpm～200rpm，100℃～150℃加热使釜内压力达到2.0～5.0标准大气压，反应0.5h～2h，冷却后，放出反应液；

（4）用分液漏斗分取反应液中的轻相石油醚溶液，并将该溶液于70℃下减压回收所有石油醚至干，即得薯蓣皂苷元产品。

其中，步骤（1）中的薯蓣根茎是指黄姜；

其中，步骤（1）中控制新鲜薯蓣根茎与薯蓣皂苷浆的比例为1:1g/mL；

其中，步骤（4）中所得的薯蓣皂苷元的化学结构、分子式和分子量如下所示：

Figure 201310726629X100002DEST_PATH_IMAGE001

。

本发明的有益效果如下：

（1）本发明的制备方法将薯蓣皂苷的水解与薯蓣皂苷元的萃取于一步反应中完成，极大地简化了操作步骤，时间消耗少，成本降低。

（2）本发明的制备方法中薯蓣皂苷元一经水解产生即从重相酸液层转移至轻相石油醚层，可实现对其化学基团、立体结构的有效保护，从而使提取量较传统方法明显提高。

（3）本发明的制备方法利用加压条件以获得更高的反应温度，使水解所需用酸量大幅减少，因而可极大地减轻环境负担。

附图说明

图1是加压两相酸水解法的示意图。

图2是加压两相酸水解法提取薯蓣皂苷元工艺的流程图。

图3是薯蓣皂苷元对照品（A）和薯蓣皂苷元产品（B）的高效液相色谱图；图中12.32min色谱峰为薯蓣皂苷元。

具体实施方式

实施例1

取100g新鲜黄姜，水洗，研磨至过40目，沉降1h，取上层浆液于35℃自然发酵36h，倾去部分水至体积为100mL；加入浓硫酸至硫酸终浓度为0.1%（g/mL），混匀，倒入加压反应釜中，再加入50mL石油醚（90℃～120℃）；调节搅拌转速为50rpm，130℃～150℃加热使釜内压力达到4.0～5.0大气压，反应1.5h，冷却后，放出反应液；分取轻相石油醚溶液，70℃减压回收溶剂至干，即得薯蓣皂苷元产品。薯蓣皂苷元对照品和本发明的新工艺制得的薯蓣皂苷元产品的高效液相色谱图如图3所示。

实施例2

取100g新鲜黄姜，水洗，研磨至过40目，沉降1h，取上层浆液于35℃自然发酵48h，倾去部分水至体积为100mL；加入浓硫酸至硫酸终浓度为0.2%（g/mL），混匀，倒入加压反应釜中，再加入100mL石油醚（90℃～120℃）；调节搅拌转速为100rpm，130℃～150℃加热使釜内压力达到4.0～5.0大气压，反应1.5h，冷却后，放出反应液；分取轻相石油醚溶液，70℃减压回收溶剂至干，即得薯蓣皂苷元产品。

实施例3

取1kg新鲜黄姜，水洗，研磨至过40目，沉降1h，取上层浆液于40℃自然发酵36h，倾去部分水至体积为1L；加入浓硫酸至硫酸终浓度为0.2%（g/mL），混匀，倒入加压反应釜中，再加入1L石油醚（90℃～120℃）；调节搅拌转速为200rpm，100℃～120℃加热使釜内压力达到2.0～3.0大气压，反应2h，冷却后，放出反应液；分取轻相石油醚溶液，70℃减压回收溶剂至干，即得薯蓣皂苷元产品。

实施例4

取100g新鲜黄姜，水洗，研磨至过60目，沉降1h，取上层浆液于40℃自然发酵48h，倾去部分水至体积为100mL；加入浓硫酸至硫酸终浓度为0.3%（g/mL），混匀，倒入加压反应釜中，再加入150mL石油醚（90℃～120℃）；调节搅拌转速为100rpm，100℃～120℃加热使釜内压力达到2.0～3.0大气压，反应2h，冷却后，放出反应液；分取轻相石油醚溶液，70℃减压回收溶剂至干，即得薯蓣皂苷元产品。

实施例5

取100g新鲜黄姜，水洗，研磨至过60目，沉降1h，取上层浆液于40℃自然发酵48h，倾去部分水至体积为100mL；加入浓硫酸至硫酸终浓度为0.5%（g/mL），混匀，倒入加压反应釜中，再加入100mL石油醚（90℃～120℃）；调节搅拌转速为50rpm，110℃～130℃加热使釜内压力达到3.0～4.0大气压，反应1.5h，冷却后，放出反应液；分取轻相石油醚溶液，70℃减压回收溶剂至干，即得薯蓣皂苷元产品。

实施例6

取1kg新鲜黄姜，水洗，研磨至过80目，沉降1h，取上层浆液于40℃自然发酵60h，倾去部分水至体积为1L；加入浓硫酸至硫酸终浓度为0.5%（g/mL），混匀，倒入加压反应釜中，再加入1L石油醚（90℃～120℃）；调节搅拌转速为100rpm，110℃～130℃加热使釜内压力达到3.0～4.0大气压，反应1.5h，冷却后，放出反应液；分取轻相石油醚溶液，70℃减压回收溶剂至干，即得薯蓣皂苷元产品。

实施例7

取100g新鲜黄姜，水洗，研磨至过100目，沉降1h，取上层浆液于45℃自然发酵36h，倾去部分水至体积为100mL；加入浓硫酸至硫酸终浓度为1%（g/mL），混匀，倒入加压反应釜中，再加入150mL石油醚（90℃～120℃）；调节搅拌转速为50rpm，100℃～120℃加热使釜内压力达到2.0～3.0大气压，反应1.5h，冷却后，放出反应液；分取轻相石油醚溶液，70℃减压回收溶剂至干，即得薯蓣皂苷元产品。

实施例8

取1kg新鲜黄姜，水洗，研磨至过100目，沉降1h，取上层浆液于45℃自然发酵48h，倾去部分水至体积为1L；加入浓硫酸至硫酸终浓度为2%（g/mL），混匀，倒入加压反应釜中，再加入1.5L石油醚（90℃～120℃）；调节搅拌转速为100rpm，130℃～150℃加热使釜内压力达到4.0～5.0大气压，反应0.5h，冷却后，放出反应液；分取轻相石油醚溶液，70℃减压回收溶剂至干，即得薯蓣皂苷元产品。

实验例加压两相酸水解法与两类传统方法提取薯蓣皂苷元的得率比较

采用高效液相色谱法作为薯蓣皂苷元的分析方法，按照实施例1～实施例8的制备条件与传统方法进行了薯蓣皂苷元的得率比较研究，并按照以下公式计算增收率：

增收率1 = [（实施例的薯蓣皂苷元得率 - 第一类传统方法的薯蓣皂苷元得率） / 第一类传统方法的薯蓣皂苷元得率] × 100%

增收率2 = [（实施例的薯蓣皂苷元得率 - 第二类传统方法的薯蓣皂苷元得率） / 第二类传统方法的薯蓣皂苷元得率] × 100%

实验结果总结如表1所示；结果表明，采用本发明中的加压两相酸水解法，薯蓣皂苷元的得率高于传统方法11%～27%，体现出了更好的经济效益。

表1加压两相酸水解法与传统方法的得率比较结果

提取方法	薯蓣皂苷元得率	增收率1	增收率2
				第一类传统方法	0.92%	-	-
第二类传统方法	0.89%	-	-
				实施例1	1.02%	11%	15%
实施例2	1.08%	17%	21%
				实施例3	1.05%	14%	18%
实施例4	1.10%	20%	24%
				实施例5	1.08%	17%	21%
实施例6	1.07%	16%	20%
				实施例7	1.12%	22%	26%
实施例8	1.13%	23%	27%

Claims

1.加压两相酸水解法提取薯蓣皂苷元的方法，按照下述步骤进行：

（2）加入少量浓硫酸于上述薯蓣皂苷浆中至硫酸终浓度为0.1%～2% g/mL，混匀，倒入加压反应釜中，按每克薯蓣根茎加入0.5～1.5 mL的石油醚，沸程90℃～120℃；

2.根据权利要求1所述的加压两相酸水解法提取薯蓣皂苷元的方法，其特征在于步骤（1）中的薯蓣根茎是指黄姜。

3.根据权利要求1所述的加压两相酸水解法提取薯蓣皂苷元的方法，其特征在于步骤（1）中控制新鲜薯蓣根茎与薯蓣皂苷浆的比例为1:1g/mL。

4.根据权利要求1所述的加压两相酸水解法提取薯蓣皂苷元的方法，其特征在于步骤（4）中所得的薯蓣皂苷元的化学结构、分子式和分子量如下所示：

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